(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気分離装置（２０４）を含む統合型ガス化複合サイクル発電システム（２００）の一部であるガスタービンエンジン（１００）のタービン圧縮機（１０４）およびタービン（１０８）を保護する方法であって、
前記タービン圧縮機（１０４）によって加圧された加圧空気量を抽気する段階と、
前記抽気した加圧空気量を前記空気分離装置（２０４）に供給する段階と、
前記タービン圧縮機（１０４）全体にわたる所望の圧縮機圧力比に基づいて該タービン圧縮機（１０４）から抽気される加圧空気量を変化させる段階と、
を含み、
前記加圧空気量を変化させる段階が、
前記タービン圧縮機（１０４）の入口及び出口において圧力を測定する段階と、
前記タービン圧縮機（１０４）の入口及び出口において取得した前記圧力測定値から実際の圧縮機圧力比を確定する段階と、
前記所望の圧縮機圧力比に達するまで、前記実際の圧縮機圧力比を前記所望の圧縮機圧力比と比較する段階と、
を含み、
前記方法は、さらに、
部分負荷条件下における排気温度の第１の設定値を決定する段階と、
前記実際の圧縮機圧力比と燃焼器（１０６）の最高許容可能出口温度とから、排気温度の第２の設定値を決定する段階と、
前記実際の圧縮機圧力比とタービン入口最高温度とから、排気温度の第３の設定値を決定する段階と、
前記ガスタービンエンジン（１００）が部分負荷条件で運転しているか否かを判定するする段階と、
前記ガスタービンエンジン（１００）が部分負荷条件で運転している場合には、第１、第２および第３の設定値のなかから最小の設定値を、排気温度の設定値として選択し、前記ガスタービンエンジン（１００）が部分負荷条件で運転していない場合には、第２および第３の設定値のなかから最小の設定値を、排気温度の設定値として選択する段階と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記空気分離装置（２０４）に主空気圧縮機（２０２）からの加圧空気供給量を供給する段階をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記タービン圧縮機（１０４）から抽気された加圧空気量に基づいて前記主空気圧縮機（２０２）によって前記空気分離装置（２０４）に供給される加圧空気量を変化させる段階をさらに含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
総加圧空気供給量が、前記主空気圧縮機（２０２）によって前記空気分離装置（２０４）に供給された加圧空気量と前記タービン圧縮機（１０４）から抽気された加圧空気量とを含み、
前記総加圧空気供給量が、前記空気分離装置（２０４）が必要とする全加圧空気供給量を充足する加圧空気供給量を含む、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記タービン圧縮機（１０４）から抽気された加圧空気量に基づいて前記主空気圧縮機（２０２）によって前記空気分離装置（２０４）に供給される加圧空気量を変化させる段階が、前記タービン圧縮機（１０４）から抽気された加圧空気量が増加した時に、前記主空気圧縮機（２０２）によって前記空気分離装置（２０４）に供給される加圧空気量を減少させる段階を含む、請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記タービン圧縮機（１０４）から抽気された加圧空気量に基づいて前記主空気圧縮機（２０２）によって前記空気分離装置（２０４）に供給される加圧空気量を変化させる段階が、前記タービン圧縮機（１０４）から抽気された加圧空気量が減少した時に、前記主空気圧縮機（２０２）によって前記空気分離装置（２０４）に供給される加圧空気量を増加させる段階を含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記所望の圧縮機圧力比が、前記タービン圧縮機（１０４）にサージングを引き起こさないか又は所望の最小圧縮機マージンを侵さないかのいずれかである圧縮機圧力比を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記実際の圧縮機圧力比を測定して前記所望の圧縮機圧力比よりも大きくなっている場合には、前記タービン圧縮機（１０４）から抽気される加圧空気量を増加させる段階をさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記実際の圧縮機圧力比を測定して前記所望の圧縮機圧力比よりも小さくなっている場合には、前記タービン圧縮機（１０４）から抽気される加圧空気量を減少させる段階をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、総括的にはガスタービンエンジンにおける圧縮機を保護する方法に関する。より具体的には、しかし限定の目的ではないが、本出願は、圧縮機から抽気されてプロセス用途のためにプラントに供給される加圧空気量を変化させることによって、統合型ガス化複合サイクル発電システムの一部であるガスタービンエンジンにおける圧縮機を保護する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現行の統合型ガス化複合サイクル（「ＩＧＣＣ」）発電システムでは、空気分離装置を使用してガス化装置にＯ２を供給し、ガス化装置が次に、ガスタービン内で燃料として使用する部分燃焼ガスを生成している。加圧空気は通常、主空気圧縮機によるか及び／又はガスタービン圧縮機吐出からの抽気によるかの両方により空気分離装置に供給される。これまでは、タービン圧縮機吐出から抽気される加圧空気量は、大まかには圧縮機流量の固定パーセンテージであり、空気分離装置の外部需要の要求量のみに基づいている。
【０００３】
そのようなシステムでは、ガスタービンの運転目標は、効率を最大にしながら所望の負荷レベルを満たすことである。これには、ガスタービンユニットが、最大負荷レベルを超えない状態でタービンの運転限界要件を守りながら、変化する周囲条件の全域にわたり所望の最大負荷レベルで運転するのを可能にすることが含まれる。運転限界要件には、例えばタービン又は燃焼器構成部品内の最高許容可能温度が含まれる。これらの温度を超えると、タービン構成部品に損傷を引き起こし又はエミッションレベルの増大を招くおそれがある。別の運転限界要件には、最大圧縮機圧力比又は圧縮機マージンが含まれる。この限界値を超えると、圧縮機に甚大な損傷をもたらす可能性があるサージング又は失速をユニットが引き起すおそれがある。さらに、タービンは、燃焼ガスがタービンを出る時の最大流速を示す最大マッハ数を有することができる。この最大流速を超えると、タービン構成部品が損傷するおそれがある。
【０００４】
従って、運転限界値又は運転限界要件を満たしながら効率を向上させるようにガスタービンの運転を制御することは、当産業界における重要な目標である。これらの運転限界要件を満たしながらタービンの負荷を制御又は制限するための幾つかの公知の方法が、タービンオペレータによって使用されている。これらの公知の方法には、入口抽気加熱、圧縮機の入口ガイドベーン及び／又はタービン燃料供給を操作することが含まれる。
【０００５】
入口抽気加熱は、タービンオペレータがタービン圧縮機の吐出空気を抽気して、抽気空気を再循環させて圧縮機入口に戻すのを可能にする。圧縮機流の幾らかが入口に再循環されるので、この方法は、タービンを通って膨張する圧縮機通過流量を減少させ、それによってタービン出力を低下させる。このガスタービン負荷の制御方法はまた、より低温の外気空気を高温の圧縮機吐出空気の抽気部分と混合することによって、圧縮機入口空気の入口温度を上昇させることができる。この温度上昇により、空気密度、従って圧縮機を通ってガスタービンに流れる質量流量が減少する。この方法は、ガスタービンユニットが変化する周囲条件の全域にわたり最大負荷レベルで（最大圧縮機圧力比のような運転限界要件を守りながら）運転するのを可能にすることができるが、この方法は、それがガスタービンの熱効率を低下させるのでコストの代償を伴う。
【０００６】
タービン圧縮機への空気流量を制御する入口ガイドベーンの閉鎖は、ガスタービンを通る質量流量を減少させる別の一般的な方法であり、これも次にタービン負荷を制御又は制限するのに使用することができる。入口ガイドベーンを閉鎖することで、圧縮機への空気の通過を制限し、従って圧縮機に流入する空気量を減少させることができる。この方法を使用してもまた、ガスタービンユニットが変化する周囲条件の全域にわたり（最大圧縮機圧力比又は圧縮機マージンのような運転限界要件を守りながら）最大負荷レベルで運転するのを可能にすることができるが、この方法もまた、圧縮機をその最適設計点から乖離した状態で運転することによってガスタービンの熱効率を低下させる。
【０００７】
最後に、タービン負荷は、燃焼器への燃料流量を減少させることによって制御又は制限することができる。これは、ガスタービンエンジンのタービン燃焼温度及び出力を低下させることとなる。低い周囲温度の場合には、そのような手法は、タービンが最大負荷レベルを維持する（最大圧縮機圧力比又は圧縮機マージンのような運転限界要件を守りながら）のを可能にすることができる。しかしながら、当技術分野で公知のように、燃焼温度の低下により、ガスタービンの効率が低下する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
これらの公知のタービン運転を制御する方法は、ガスタービンエンジンの効率に悪影響を及ぼす。さらに、これらの制御方法のいずれにも、ＩＧＣＣ発電システムの一部である特有の構成部品により該システムが一層効率的に運転するのを可能にするという利点がない。従って、統合型ガス化複合サイクル発電システムの一部であるガスタービンエンジンにおける圧縮機を保護する一層効率的な方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従って、本出願は、空気分離装置を含む統合型ガス化複合サイクル発電システムの一部であるガスタービンエンジンのタービン圧縮機を保護する方法を記述することができ、本方法は、（１）タービン圧縮機によって加圧された加圧空気量を抽気する段階と、（２）抽気した加圧空気量を空気分離装置に供給する段階と、（３）タービン圧縮機全体にわたる所望の圧縮機圧力比に基づいて該タービン圧縮機から抽気される加圧空気量を変化させる段階とを含むことができる。本方法はさらに、空気分離装置に主空気圧縮機からの加圧空気供給量を供給する段階を含むことができる。主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量は、タービン圧縮機から抽気された加圧空気量に基づいて変化させることができる。
【００１０】
総加圧空気供給量は、主空気圧縮機によって空気分離装置に供給された加圧空気量とタービン圧縮機から抽気された加圧空気量とを含むことができる。この総加圧空気供給量は、空気分離装置が必要とする全加圧空気供給量を充足する加圧空気供給量を含むことができる。
【００１１】
幾つかの実施形態では、タービン圧縮機から抽気された加圧空気量に基づいて主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量を変化させる段階は、タービン圧縮機から抽気された加圧空気量が増加した時に、主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量を減少させる段階を含むことができる。主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量が減少した分だけの量は、タービン圧縮機から抽気される加圧空気量が増加した分だけの量にほぼ等しくすることができる。タービン圧縮機から抽気された加圧空気量に基づいて主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量を変化させる段階は、タービン圧縮機から抽気された加圧空気量が減少した時に、主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量を増加させる段階を含むことができる。主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量が増加した分だけの量は、タービン圧縮機から抽気される加圧空気量が減少した分だけの量にほぼ等しくすることができる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、所望の圧縮機圧力比に基づいてタービン圧縮機から抽気される加圧空気量を変化させる段階は、（１）タービン圧縮機の入口及び出口において圧力を測定する段階と、（２）タービン圧縮機の入口及び出口において取得した圧力測定値から実際の圧縮機圧力比を確定する段階と、（３）実際の圧縮機圧力比を所望の圧縮機圧力比と比較する段階とを含むことができる。所望の圧縮機圧力比は、タービン圧縮機にサージングを引き起こさないか又は所望の最小圧縮機マージンを侵さないかのいずれかである圧縮機圧力比とすることができる。
【００１３】
幾つかの実施形態は、実際の圧縮機圧力比を測定して所望の圧縮機圧力比よりも大きくなっている場合には、タービン圧縮機から抽気される加圧空気量を増加させる段階を含むことができる。幾つかの実施形態は、実際の圧縮機圧力比を測定して所望の圧縮機圧力比よりも小さくなっている場合には、タービン圧縮機から抽気される加圧空気量を減少させる段階を含むことができる。
【００１４】
従って、本出願は、空気分離装置を含む統合型ガス化複合サイクル発電システムの一部であるガスタービンエンジンのタービン圧縮機を保護するためのシステムを記述することができる。本システムは、空気を加圧するタービン圧縮機と、タービン圧縮機から加圧空気量を抽気するための手段及びその抽気した加圧空気量を空気分離装置に供給するための手段と、タービン圧縮機全体にわたる所望の圧縮機圧力比に基づいて該タービン圧縮機から抽気される加圧空気量を変化させるための手段とを含むことができる。
【００１５】
幾つかの実施形態では、本システムは、タービン圧縮機全体にわたる実際の圧縮機圧力比を確定するための手段を含むことができる。タービン圧縮機全体にわたる所望の圧縮機圧力比は、タービン圧縮機にサージングを引き起こさないか又は所望の最小圧縮機マージンを侵さないかのいずれかである圧縮機圧力比とすることができる。タービン圧縮機全体にわたる所望の圧縮機圧力比に基づいて該タービン圧縮機から抽気される加圧空気量を変化させるための手段は、タービン圧縮機全体にわたる実際の圧縮機圧力比をタービン圧縮機全体にわたる所望の圧縮機圧力比と比較するための手段と、タービン圧縮機全体にわたる所望の圧縮機圧力比に対するタービン圧縮機全体にわたる圧縮機圧力比の比較に基づいてタービン圧縮機から抽気される加圧空気量を変化させるための手段とを含むことができる。
【００１６】
幾つかの実施形態では、タービン圧縮機から抽気される加圧空気量は、実際の圧縮機圧力比を測定して所望の圧縮機圧力比よりも大きくなっている場合に増加させることができる。幾つかの実施形態では、タービン圧縮機から抽気される加圧空気量は、実際の圧縮機圧力比を測定して所望の圧縮機圧力比よりも小さくなっている場合に減少させることができる。タービン圧縮機全体にわたる所望の圧縮機圧力比に基づいて該タービン圧縮機から抽気される加圧空気量を変化させるための手段は、比例−積分−微分コントローラを含むことができる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、本システムは、空気分離装置にそれからの加圧空気供給量を供給する主空気圧縮機と、主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量を変化させるための手段とを含むことができる。主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量は、タービン圧縮機から抽気された加圧空気量に基づいて変化させることができる。幾つかの実施形態では、主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量は、タービン圧縮機から抽気された加圧空気量が減少した時に増加され、また主空気圧縮機によって空気分離装置に供給される加圧空気量は、タービン圧縮機から抽気された加圧空気量が増加した時に減少される。
【００１８】
本出願のそれらの及びその他の特徴は、図面及び特許請求の範囲と併せて好ましい実施形態の以下の詳細説明を精査することにより、明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、様々な符号が幾つかの図にわたっての同様な部分を表す図面を参照すると、図１は、本出願の特定の実施形態で使用することができる例示的なガスタービンエンジン１００の概略図を示す。ガスタービンエンジン１００は、直列に結合した、ガスタービン圧縮機としても公知である場合がある圧縮機１０４と、燃焼器１０６と、タービン１０８とを含むことができる。タービン圧縮機１０４及びタービン１０８は、シャフト１１０によって連結することができ、このシャフトはまた、タービン１０８を連結して発電機（図示せず）を駆動することができる。特定の実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｍｐａｎｙから購入可能な７ＦＢ型エンジンとすることができるが、本明細書に図示しかつ説明するガスタービンエンジン１００は、単に例示的なものに過ぎない。従って、ガスタービンエンジン１００は、図１に示しかつ本明細書で説明するガスタービンエンジンに限定されるものではなく、むしろガスタービンエンジン１００は、あらゆるガスタービンエンジンとすることができる。例えば、しかし限定の目的ではないが、別の実施形態では、ガスタービンエンジン１００は、発電機（図示せず）及びタービン圧縮機１０４を個別に駆動するための２つのシャフトを有する多軸型ガスタービンエンジンとすることができる。
【００２０】
運転中に、空気（矢印１１２で示すような）は、ガスタービン圧縮機１０４を通してガスタービンエンジン１００内に流入させて加圧することができる。次に、加圧空気は、燃焼器１０６に導かれて、燃焼器において加圧空気は燃料と混合しかつ着火することができる。燃焼器１０６からの膨張する高温ガスは、回転タービン１０８を駆動し、排気ディフューザ１１４を通してガスタービンエンジン１００から流出する（矢印１１３で示すように）ことができる。さらに、幾つかの実施形態では、タービンエンジン１００からの排気ガスは、蒸気を生成する熱回収蒸気発生器（図示せず）に供給して蒸気タービン（図示せず）を駆動するようにすることができる。
【００２１】
図２は、本出願の特定の実施形態で使用することができる例示的な統合型ガス化複合サイクル（「ＩＧＣＣ」）発電システム２００の概略図である。しかしながら、本出願がＩＧＣＣ発電システム２００での使用に限定されないこと及び本出願がガスタービンを含む他のシステムで使用することができることは、当業者には分かるであろう。ＩＧＣＣ発電システム２００は、上記のガスタービンエンジン１００を組み込むことができる。ＩＧＣＣ発電システム２００はさらに、主空気圧縮機２０２と、主空気圧縮機２０２及びタービン圧縮機１０４に流れ連通状態で結合された空気分離装置２０４と、空気分離装置２０４に流れ連通状態で結合されたガス化装置２０６と、ガス化装置２０６に流れ連通状態で結合された燃焼器１０６と、タービン１０８とを含むことができる。図２の矢印は、流れ方向を示す。
【００２２】
通常運転中には、１つ又はそれ以上の市販の圧縮機を含むことができる主空気圧縮機２０２は、周囲空気（その流れを矢印２０７で示す）を加圧することができる。主空気圧縮機２０２からの加圧空気は、空気分離装置２０４に導くことができる。タービン圧縮機１０４からの加圧空気は、抽気して、空気分離装置２０４に供給することができる。タービン圧縮機１０４からの加圧空気の抽気は、タービン圧縮機１０４からの加圧空気をマニホルドによって配管内に集めかつその抽気した加圧空気を空気分離装置２０４に送ることによって達成することができる。バタフライ弁又は他の同様な弁のような弁（図示せず）を配管内に設置して、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量を制御することができる。その他の方法及びシステムを使用してタービン圧縮機１０４から加圧空気量を抽気しかつそれを空気分離装置２０４に送給することができることは、当業者には分かるであろう。従って、空気分離装置２０４は、その機能に必要な加圧空気供給量を主空気圧縮機２０２とタービン圧縮機１０４から抽気された加圧空気とから受けることができる。
【００２３】
次に、空気分離装置２０４は、加圧空気供給量を使用して、ガス化装置２０６が使用するための酸素を当技術分野で公知の方法に従って生成することができる。より具体的には、空気分離装置２０４は、加圧空気を酸素（その流れを経路２０８で示す）と「プロセスガス」と呼ぶこともあるガス副生成物との別々の流れに分離することができる。空気分離装置２０４によって生成されたプロセスガスは、窒素を含むことができ、本明細書では「窒素プロセスガス」と呼ぶことにする。窒素プロセスガスはまた、酸素、アルゴン等のような他のガスを含むことができる。幾つかの実施形態では、窒素プロセスガスは、約９５％〜約１００％の窒素を含むことができる。
【００２４】
空気分離装置２０４からの酸素の流れは、ガスタービンエンジン１００が燃料として使用するための本明細書では「合成ガス」と呼ぶ部分燃焼ガスを生成するのに使用するために、ガス化装置２０６に導くことができる。幾つかの公知のＩＧＣＣシステムでは、窒素プロセスガス流、すなわち空気分離装置２０４の副生成物の少なくとも幾らかは、大気に放出する（その流れを経路２１０で示す）ことができる。幾つかの公知のＩＧＣＣシステムでは、他の窒素プロセスガス流（その流れを経路２１１で示す）の幾らかは、窒素ブースト圧縮機２０８に供給し、次に燃焼器１０６内に供給してタービン１０８のエミッションを制御するのを可能にすることができる。
【００２５】
ガス化装置２０６は、燃料（その流れを経路２１２で示す）、空気分離装置２０４によって供給された酸素（その流れを経路２０８で示す）、蒸気（その流れを経路２１３で示す）、及び／又は石灰石（その流れは図示せず）の混合物を、当技術分野で公知の方法に従ってガスタービンエンジン１００が燃料として使用するための合成ガスの生産物に変換することができる。ガス化装置２０６は多くの種類の燃料を使用することができるが、幾つかの公知のＩＧＣＣシステムでは、ガス化装置２０６は、微粉炭、石油コークス、残油、オイルエマルジョン、タールサンド及び／又は他の同様な燃料を使用することができる。幾つかの公知のＩＧＣＣシステムでは、ガス化装置２０６によって生成された合成ガスは、二酸化炭素、硫黄又は他の望ましくない汚染物質を含む場合がある。ガス化装置２０６によって生成された合成ガス（その流れを経路２１４で示す）は、これも酸除去システムとして公知なものとすることができる清浄化装置２１６によって清浄化して、その燃焼のために燃焼器１０６に導かれる前にこれらの汚染物質の一部又は全てを除去することができる。
【００２６】
ガスタービンエンジン１００からの出力は、電力網（図示せず）に電力を供給する発電機（図示せず）を駆動することができる。ガスタービンエンジン１００からの排気ガスは、蒸気タービン（図示せず）を駆動するための蒸気を生成する熱回収蒸気発生器（図示せず）に供給することができる。蒸気タービンによって生成された出力は、電力網に電力を供給する発電機（図示せず）を駆動することができる。幾つかの公知のＩＧＣＣシステムでは、熱回収蒸気発生器からの蒸気はまた、合成ガスを生成するためのガス化装置２０６に供給することができる。
【００２７】
本出願の実施形態の一部として、タービン圧縮機１０４から抽気されかつ空気分離装置２０４に供給される加圧空気量は、ＩＧＣＣ発電システム２００におけるガスタービン１００の負荷を制御しかつ／又はタービン１００の運転可能限界値を満たす手段として変化させることができる。例えば、図３は、そのようなタービン１００の制御及び運転の例示的な結果を示す。図３は、タービンの最大負荷及び運転可能限界値を変化する周囲条件の全域にわたり効率的に維持する（超えない）ことができるようにタービン圧縮機からの加圧空気の抽気レベルを変化させたガスタービンエンジン１００の例示的な運転を示した幾つかの関連するプロット図を含む。
【００２８】
図３（ａ）は、周囲温度（Ｔamb）に対する抽気パーセンテージ（すなわち、抽気して空気分離装置２０４に供給されるタービン圧縮機１０４からの加圧空気のパーセンテージ）を表した例示的な結果を示す。
【００２９】
図３（ｂ）は、抽気パーセンテージを変化させた時の周囲温度に対する圧縮機マージンを表した例示的な結果を示す。圧縮機マージンは、タービン圧縮機１０４の測定圧力比とタービン圧縮機１０４がサージングを起こさない状態でタービン圧縮機１０４が所定の流量及び速度で運転することができる最大圧力比との間の差を反映することができる。圧縮機圧力比は、タービン圧縮機１０４の吐出口における圧力と入口における圧力との間の比率を反映することができる。サージングは、所定のタービン圧縮機１０４速度（すなわち、ｒｐｍ）におけるタービン圧縮機１０４を通る特定の流量での特定の圧縮機圧力比においてタービン圧縮機１０４内に発生する可能性がある失速状態である。既述したように、サージングは、タービン圧縮機１０４に極めて甚大な損傷を引き起こすおそれがある。最小圧縮機運転限界線３０２は、ガスタービンエンジン１００の運転時にシステムオペレータが許される最小許容可能圧縮機マージン（すなわち、運転オフセット）を反映することができる。
【００３０】
図３（ｃ）は、抽気パーセンテージを変化させた時の周囲温度に対するタービン出力（すなわち、負荷）を表した例示的な結果を示す。最大ベース負荷レベル線３０３は、タービン１００の最大許容可能負荷を反映することができる。
【００３１】
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、周囲温度が低下するとタービン１００の最大ベース負荷レベル及び圧縮機マージンのような他の運転可能限界値が侵されないようになるので、抽気パーセンテージを増加させることができる。以下に説明するグラフは、単に例示的なものでありかつ本出願の方法及びシステムを使用した一般的なガスタービン運転を示すことのみを意図したデータを含むことに留意されたい。これらのグラフに関連する点、範囲及びデータは、別の条件下で異なるシステムに対して実質的に変化させることができる。図３（ａ）に示すように、約７０°Ｆ（２１℃）の周囲温度において、抽気パーセンテージは、約５％（点３０４）とすることができる。周囲温度が約５０°Ｆ（１０℃）に低下した時には、抽気パーセンテージは、約７％（点３０６）まで増加させることができる。図３（ｂ）に示すように、約７０°Ｆ（２１℃）及び約５％の抽気パーセンテージにおける圧縮機マージンは、約０．３０（点３０８）である。約５０°Ｆ（１０℃）及び約７％の抽気パーセンテージにおける圧縮機マージンは、約０．４５（点３１０）である。図３（ｃ）は、７０°Ｆ（２１℃）（点３１２）及び５０°Ｆ（１０℃）（点３１４）の両方において最大ベース負荷レベルは変化する周囲条件の全域にわたり維持することができる（すなわち、タービン１００の負荷は、温度が７０°Ｆから５０°Ｆに（２１℃から１０℃に）低下した時に最大ベース負荷レベル線３０３に留まっている）ことを示す。
【００３２】
図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示した結果は、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量を変化させる運転上の利点の幾つかを示す。第１に、タービン圧縮機からの加圧空気の可変抽気は、タービン１００の運転時に運転限界要件を守るのを可能にする付加的な制御変数を提供することができる。上述の図３の実施例に示すように、周囲温度が７０°Ｆから５０°Ｆに（２１℃から１０℃に）低下したとしても、それにもかかわらず最大ベース負荷レベル（点３１２及び３１４）を維持することができ、また許容可能な圧縮機マージンを維持することができる（このレベルは実際には０．３０から０．４５に増加し、点３０８及び３１０を参照されたい）。さらに、可変抽気は、タービン１００が変化する周囲条件の全域にわたり最大ベース負荷レベルを維持するのを可能にすることができる。当技術分野で公知のように、他の運転因子が一定のままであると仮定すると、周囲温度の低下は、タービン出力の増加をもたらす。従って、上記の図３の実施例をさらに利用するためには、タービン１００が既に最大ベース負荷レベルで機能している時に周囲温度が７０°Ｆから５０°Ｆに（２１℃から１０℃に）低下した場合には、タービンオペレータは、タービン１００が最大ベース負荷レベルを維持する（及び、超えない）ようにするために特定の制御手段を開始しなければならないことになる。当技術分野で公知のように、これらの制御手段は、入口ブリード加熱を行うこと（すなわち、タービン圧縮機１０４の吐出空気を抽気してその抽気空気を圧縮機入口に再循環させること）、入口ガイドベーンンを閉鎖すること、及び／又はタービン燃料供給量を減少させること（すなわち、タービン入口温度を低下させること）を含むことができる。しかしながら、既述したように、そのような制御手段は、ガスタービンエンジン１００の熱効率を低下させ、タービン圧縮機１０４からの抽気パーセンテージを増加させるのと同じようには有効ではない。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、抽気レベルを変化させることが、変化する周囲条件の全域にわたりガスタービン１００が圧縮機マージンのようなその運転可能限界値を満たしながらその最大ベース負荷レベルを超えるのを成功裏に防止することができることを示す。
【００３３】
第２に、タービン圧縮機１０４から抽気された加圧空気供給量の増加は、空気分離装置２０４に必要加圧空気量を供給するために主圧縮機２０２から供給する必要がある加圧空気量を相当量だけ減少させることができる。これにより、主圧縮機２０２の使用の低下が得られ、それにより、この構成部品のエネルギー消費を低減することによってシステムの全体効率を増大させることができる。さらに、主圧縮機２０２の使用を低下させることで、主圧縮機２０２に関連する維持コストを削減することができる。従って、タービン１００の負荷を制御して運転可能限界値を維持する他の公知の方法とは異なり、空気分離装置２０４への加圧空気の抽気レベルを変化させることは、タービン圧縮機１０４から空気分離装置２０４に供給される加圧空気供給量を増加させることによって、制御手段の使用を効率的なものにする（すなわち、それは、主圧縮機２０２の出力要求量を低下させて、その構成部品のエネルギー消費を削減する）。
【００３４】
他方、上述の実施例において、タービン圧縮機１０４からの抽気パーセンテージが一定に（すなわち、周囲温度が５０°Ｆ（１０℃）に低下した時に７０°Ｆ（２１℃）の時の約４％レベルに）維持されている場合には、タービン１００のオペレータは、タービン負荷を制限しかつ圧縮機マージンのような他の運転可能限界値を守るために、入口ブリード加熱、入口ガイドベーンの閉鎖及び／又はタービン燃料供給量の減少のような措置を開始する必要があることになる。さらに、システム全体は、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量における４％抽気レベルと７％抽気レベルとの間の差を主圧縮機２０２で補充することが必要になり、それによってシステム全体の効率がさらに低下することになる。
【００３５】
図３（ａ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）に示すように、一般的に、抽気パーセンテージは、周囲温度が上昇した時に、最大ベース負荷レベル線３０３のタービン出力を維持するように（すなわち、抽気パーセンテージを減少させずかつ他の運転因子を同一に保った場合には、タービン出力は、周囲温度の上昇時に低下することになる）、減少させることができる。周囲温度が上昇し続けた時のある点において、タービン１００は、たとえ抽気加圧空気パーセンテージをさらに低下させたとしても、運転限界要件（例えば圧縮機運転限界線３０２のような）も守りながら最大ベース負荷レベル線３０３の負荷要求量を満たすことがもはやできなくなる可能性がある。図３では、そのことが、約８０°Ｆ（２７℃）において発生するが、異なる条件下での他のシステムについては他の温度で発生する可能性がある。そのような点においては、抽気パーセンテージは、最小圧縮機マージン線３０２を侵さない状態で最大ベース負荷レベル線３０３を維持するようにもはや低下させることができない。この点以降では、タービン負荷は、最大ベース負荷レベル線３０３以下のタービン出力レベルでシステム効率が最大になるように他の手段により及び／又は抽気を続行することにより減少させることができる。この点までは、タービン出力（すなわち、負荷）は、システム効率を最大にする方法で、変化する周囲条件の全域にわたり圧縮機マージンのような他の運転可能限界値に守りながら、所望の最大レベルに制御される。
【００３６】
図４（ａ）及び４（ｂ）は、タービン１００が変化する周囲条件を通して一定の負荷で運転している時に燃焼器出口ガスの最高許容可能温度を超えないように、如何にして燃焼器１０６内部の温度を変化させることができるかを示した２つのプロット図を含む。これらのプロット図では、「Ｔｆｉｒｅ」は、燃焼器１０６内の第１段ノズル出口ガス温度を表し、また「Ｔ３．９」は、燃焼器１０６の出口ガス温度を表す。図示するように、周囲温度が低下した時に、Ｔｆｉｒｅは、最高Ｔ３．９線４０２で表した最高許容可能Ｔ３．９温度が超過しないように低下させることができる。最初に、周囲温度が約１００°Ｆから６０°Ｆに（３８℃から１６℃に）低下した時に、Ｔｆｉｒｅは、最高Ｔｆｉｒｅ線４０４で表した最高許容可能Ｔｆｉｒｅ温度に対応するレベルに維持することができる。また、周囲温度が約１００°Ｆから６０°Ｆに（３８℃から１６℃に）低下した時に、Ｔ３．９温度は、その温度が点４０６において最高Ｔ３．９線に到達するまで上昇させることができる。周囲温度が６０°Ｆ（１６℃）を超えて（かつ、上述したように一定の負荷を維持しながら）低下した時には、Ｔｆｉｒｅは、最高Ｔ３．９線４０２を侵さないように低下させることができる。例えば、４０°Ｆ（４℃）の周囲温度において、Ｔｆｉｒｅは、Ｔ３．９温度が最高Ｔ３．９線４０２を超えない（点４１０）ように、最高Ｔｆｉｒｅ線４０４以下のレベル（点４０８）に低下させることができる。
【００３７】
可変抽気（すなわち、空気分離装置２０４に供給するためにタービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量を変化させること）は、最高Ｔ３．９線４０２及び最高Ｔｆｉｒｅ線４０４のような運転限界値が遵守されかつシステム効率が最大になるのを保証するために使用することができる。例えば、タービン負荷レベルを制限するための主制御手段として燃料流量を低下させることを使用する場合には、Ｔｆｉｒｅ及びＴ３．９の温度は、そのそれぞれの限界値までの最高温度にはならない。他方、最高Ｔｆｉｒｅ／Ｔ３．９温度を維持するように抽気を変化させることは、高いシステム温度と高いシステム効率との間の直接的関係に起因して、一層効率的である。従って、抽気は、周囲温度の低下時には、最大負荷レベルを超えない状態で最高Ｔｆｉｒｅ／Ｔ３．９温度を維持することができるように、増加させることができる。
【００３８】
図５（ａ）及び５（ｂ）は、タービン１００が変化する周囲条件を通して一定の負荷で運転している時にタービン１００の出口最大流体速度を超えないように、如何にして入口ガイドベーンの設定を変化させることができるかを示した２つのプロット図を含む。このプロット図では、「ＩＧＶ」は、入口ガイドベーンの設定値（すなわち、開度角）を意味し、また「軸方向出口ＭＮ」は、流体がタービン１００から出る時のタービンマッハ数としても知られている流体速度を意味する。図示したように、周囲温度が約８０°Ｆ（２７℃）以下に低下した時に、入口ガイドベーンの開度角は、最大マッハ数線５０２で表した最大許容可能出口流体速度を超えないように、減少させることができる。例えば、６０°Ｆから４０°Ｆに（１６℃から４℃に）なると、ＩＧＶ開度角は、出口流体速度を最大マッハ数線５０２に又はそれ以下に（点５０８及び５１０を参照）維持するために、約８３°（点５０４を参照）から８１°（点５０６を参照）に減少させる。
【００３９】
可変抽気は、入口ガイドベーンの設定を操作することのような他の公知の制御手段で可能になる効率を超えるようにシステム効率を最大にしながら、最大マッハ数線５０２のような運転限界値を遵守るのを保証するために使用することができる。例えば、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気パーセンテージを増大させることにより、タービン１０４を通って膨張するのに利用可能な圧縮機流量を減少させ、それによって次に、流体がタービンを出る時の流体速度を低下させることになるようにすることができる。従って、周囲温度が低下した時には、入口ガイドベーンの操作によりタービン圧縮機１０４への空気流量を減少させる必要性は、タービン圧縮機１０４からの抽気レベルを変化させること（このケースでは、増大させること）によって低下させることができる。既述したように、流体がタービン１００を出る時の最大許容可能流体速度のような運転限界値を維持するように抽気を変化させることは、とりわけ増加した抽気空気量を空気分離装置２０４に供給して主圧縮機２０２に対する要求量を減少させてシステム全体効率を増大させることができるので、入口ガイドベーンを閉鎖することよりも一層効率的である。
【００４０】
従って、ＩＧＣＣ発電システム２００の運転時には、空気分離装置２０４に供給するためにタービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量は、タービン１００の負荷を制御しかつタービン１００の運転限界要件を維持してシステム効率を最大にするようにするの保証するように変化させることができる。さらに、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気供給量を増加させることにより、ＩＧＣＣシステム２００の全体効率を高めるように主圧縮機２０２のエネルギー消費を低下させることができる。このタービン１００の制御の方法は、それに限定されないが、図６〜図８に示す制御プロセスを含む幾つかの方法で達成することができる。
【００４１】
図６は、タービン１００の排気温度（［Ｔｅｘｈ」」を設定するのに使用することができる例示的な制御プロセスを示した流れ図である。ブロック６０２において、圧縮機圧力比測定値は、タービン圧縮機１０４全体にわたって（タービン圧縮機１０４の入口及び出口間で）取得することができる。ブロック６０４において、圧縮機圧力比測定値は、部分負荷条件（すなわち、ベース負荷の約９６％よりも小さい運転条件）におけるＴｅｘｈを計算するために使用することができる。計算した部分負荷Ｔｅｘｈは次に、スイッチ６０８の状態に応じて「最小値選択」ブロック６０６に送ることができる。タービン１００が部分負荷条件で運転していると判定した場合には、スイッチ６０８を閉じて、計算した部分負荷Ｔｅｘｈが最小値選択ブロック６０６に通過するのを可能にすることができる。他方、タービン１００が部分負荷条件で運転していないと判定した場合には、スイッチ６０８を開状態にして、計算した部分負荷Ｔｅｘｈが最小値選択ブロック６０６に送られないようにすることができる。
【００４２】
ブロック６１０において、測定圧縮機圧力比６０２と燃焼器１０６の最高許容可能出口温度を表す既知の燃焼器出口温度限界値６１２とに基づいて、別のＴｅｘｈ設定値の計算を行うことができる。ブロック６１０からの計算Ｔｅｘｈは次に、最小値選択ブロック６０６に入力することができる。最小値選択ブロック６０６は次に、２つの入力から、すなわちブロック６０４（スイッチ６０８が閉位置にあると仮定して）及びブロック６１０からの入力間で最小Ｔｅｘｈ設定値を選択するように機能する。
【００４３】
第２の最小値選択ブロック、すなわち最小値選択ブロック６１３は、最小値選択ブロック６０６によってそれに提供された入力とブロック６１４からの入力とから最小計算Ｔｅｘｈ設定値を選択することができる。ブロック６１４において、ブロック６０２で測定した圧縮機圧力比と既知のタービン入口最高温度６１６（すなわち、タービン入口で許容される最高温度）とに基づいて、Ｔｅｘｈ設定値の計算を行うことができる。最小値選択ブロック６１３内へのこれら２つの入力の最小値を選択して、その結果をＴｅｘｈ設定値６１８とすることができる。
【００４４】
図７は、タービン１００の入口ガイドベーンの開度角を決定することができる入口ガイドベーンの設定値を計算するのに使用することができる例示的な制御プロセスを示した流れ図である。ブロック７０２において、目標タービン排気流量は、Ｔｅｘｈの測定値７０４、タービン排気圧力の測定値７０６及び既知の最大許容可能タービン排気流量７０７に基づいて計算することができる。ブロック７０２において計算された目標タービン排気流量は次に、以下の、すなわち測定周囲温度７１０、測定周囲空気圧力７１２及び測定燃料流量７１４と共にブロック７０８に入力することができる。この情報により、目標入口ガイドベーン設定値は、当技術分野で公知の方法によって計算することができる
ブロック７０８において計算した値は次に、最小値選択ブロック７１６に入力することができる。最小値選択ブロック７１６は、以下の、すなわちブロック７０８において計算された入口ガイドベーンの設定値、当技術分野で公知の方法によって計算された部分負荷入口ガイドベーン設定値７１８及び既知の最大許容可能入口ガイドベーン設定値７２０から入口ガイドベーン設定値を選択することができる。最小値選択ブロック７１６における確定最小値は次に、入口ガイドベーン設定値７２２として選択される。
【００４５】
図８は、タービン圧縮機１０４の抽気設定値（すなわち、抽気されて空気分離装置２０４に供給されるタービン圧縮機１０４からの加圧空気の量又はパーセンテージ）を計算するための例示的な制御プロセスを示した流れ図である。ブロック８０２において、測定タービン負荷８０４と目標タービン負荷８０６との間の差を計算することができる。タービン負荷は、精密電力アナライザ、電力量計又は他の同様な装置及びシステムを含む当技術分野で公知の装置及びシステムによって測定することができる。測定タービン負荷８０４は、プログラマブルロジックコントローラ、又は他の同様な装置、コントローラ及びシステムを含む当業者に公知の装置、コントローラ及びシステムによって目標タービン負荷８０６と比較（及び差計算）することができる。計算した差は次に、ブロック８０８において比例−積分−微分（「ＰＩＤ」）コントローラ又は他の同様な装置に入力することができ、抽気設定値、すなわちタービン圧縮機１０４から抽気されるべき加圧空気量は、この差に基づいて計算することができる。ブロック８０８からの計算抽気設定値は次に、最大値選択ブロック８１２に入力することができる。最大値選択ブロック８１２は、複数入力から最大値を選択するように動作することができる。
【００４６】
ブロック８１４において、実際の圧縮機サージングマージンは、周囲温度入力８１６、圧縮機圧力比入力８１８、圧縮機通過流量入力８２０、測定圧縮機速度８２１等を含むタービン圧縮機１０４の現在の運転測定値に基づいて計算することができる。実際の圧縮機サージングマージンの計算は様々な方法で達成することができることは、当業者には分かるであろう。ブロック８２２において、実際の圧縮機マージン（ブロック８１４において計算した）と所望の最小圧縮機マージン運転限界値（以前に最小圧縮機運転限界線３０２として図３（ｂ）に関連する本文内において述べた）との間の差を計算することができる。この計算は、プログラマブルロジックコントローラ、又は他の同様な装置、コントローラ及びシステムを含む当業者に公知の装置、コントローラ及びシステムによって達成することができる。この計算した差は次に、ブロック８２４において比例−積分−微分（「ＰＩＤ」）コントローラ又は他の同様な装置に入力することができ、抽気設定値、すなわちタービン圧縮機１０４から抽気されるべき加圧空気量は、この差に基づいて計算することができる。
【００４７】
ブロック８２４からの計算抽気設定値は次に、最大値選択ブロック８１２に入力することができる。最大値選択ブロック８１２は次に、ブロック８０８及び８２４からの抽気設定値入力間の最大抽気設定値を選択することができ、この最の抽気設定値は、選択抽気設定値８２６と呼ぶ場合もある。選択抽気設定値８２６は次に、所望の加圧空気量がタービン圧縮機１０４から抽気されるように、タービン圧縮機１０４内又はタービン圧縮機１０４と空気分離装置２０４との間の配管内のバタフライ弁又は他の同様の装置のような弁を設定するために使用することができる。その結果、タービン圧縮機１０４から抽気された加圧空気は次に、上記の配管及び弁を介して空気分離装置２０４に供給することができる。
【００４８】
上記のようにタービン圧縮機１０４から可変加圧空気量を抽気しかつ抽気した加圧空気を空気分離装置２０４に供給してタービン負荷を制御する全プロセスは、当業者には公知であるコンピュータ化プラント運転システムによって実行しかつ制御することができる。本運転システムは、あらゆる適当な高性能固体スイッチング装置を含むことができる。本運転システムは、コンピュータとすることができるが、それは、本出願の技術的範囲内にある適当な高性能制御システムの単なる例示に過ぎない。例えば、それに限定されないが、本運転システムは、シリコン制御整流器（ＳＣＲ）、サイリスタ、ＭＯＳ制御サイリスタ（ＭＣＴ）及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタの少なくとも１つを含むことができる。本運転システムはまた、全体に対する主又は中央プロセッサ部分と、システムレベル制御装置と、中央プロセッサ部分の制御下で様々な異なる固有の連携、機能及び処理を実行する専用の個別部分とを有するＡＳＩＣのような単一の特定用途向け集積回路として実装することができる。本運転システムはまた、離散素子回路或いはＰＬＤ、ＰＡＬ、ＰＬＡ又は同様なもののようなプログラマブルロジックデバイスを含む配線電子回路又は論理回路などの多様な個別専用又はプログラマブル集積又は他の電子回路又は装置を用いて実施することができることは、当業者には分かるであろう。本運転システムはまた、単独で又は１つ又はそれ以上の周辺データ及び信号処理装置と組合せてのいずれかでＣＰＵ又はＭＰＵのようなマイクロプロセッサ又はマイクロ制御装置或いは他のプロセッサ装置などの適切にプログラムした汎用コンピュータを用いて実施することができる。一般的に、有限状態マシンがその上で論理流れ図２００を実行することができるあらゆるデバイス又は同様のデバイスを、本運転システムとして使用することができる。図示したように、データ／信号処理能力及び速度を最大にする上で、分散処理アーキテクチャが好ましいといえる。当業者には分かるように、本運転システムはさらに、ＩＧＣＣ発電システム２００の弁及び他の機械システムの作動（すなわち、開作動、閉作動又はその他の設定）を制御し、またシステムの制御に関連する可能性があるシステム性能に関する情報（すなわち、現在の圧縮機圧力比、流量、速度等の測定値）を伝えるセンサからの入力を受けることができる。
【００４９】
総括的に言えば、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量は、圧縮機マージンのような運転限界要件が満たされかつシステム効率が最大になるように、変化させることができる。圧縮機マージンは、タービン圧縮機１０４の測定圧力比と、サージングを起こさない状態でタービン圧縮機１０４が所定の流量及び速度で運転することできる最大圧力比との間の差を反映することができる。タービン圧縮機１０４からの抽気を変化させることにより、タービン圧縮機１０４の吐出圧力、従って圧縮機圧力比に影響を与えることができる。すなわち、抽気量を増加させることは、タービン圧縮機１０４の吐出圧力を低下させることができ、それによって圧縮機圧力比を低下させることができ、また抽気量を減少させることは、タービン圧縮機１０４の吐出圧力を増大させることができ、それによって圧縮機圧力比を増大させることができる。従って、抽気量は、圧縮機圧力比、流量及び速度の現在測定値に基づいて、タービン圧縮機１０４が（１）サージング事象を引き起こす可能性があるか又は（２）最小圧縮機運転限界線３０２を侵す圧縮機マージンを生じるかのいずれかの圧縮機圧力比に近いがそれを超えない状態で効率的に運転するように、変化させることができる。さらに、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量が増加した場合には、主圧縮機２０２によって供給される加圧空気供給量は、ほぼ同量だけ（空気分離装置２０４が受ける総供給量はほぼ同一量に保たれるように）減少させることができる。他方、タービン圧縮機１０４から抽気される加圧空気量が減少した場合には、主圧縮機２０２によって供給される加圧空気供給量は、ほぼ同量だけ増加させることができる。
【００５０】
当業者には分かるように、圧縮機圧力比の確定は、タービン圧縮機１０４の入口及び出口での圧力測定値から決定することができ、これら圧力測定値は、タービン圧縮機１０４の入口及び出口に配置された市販の圧力計、変換器又は同様な装置によって取得することができる。タービン圧縮機１０４を通る流量測定値は、圧縮機のベルマウス間の圧力降下を測定することによって、圧縮機入口流プローブを組込むことによって、又は他の同様な方法及び装置を使用することによって取得することができる。タービン圧縮機１０４の速度（すなわち、ｒｐｍ）の測定値は、磁気速度センサ、キーフェイザプローブ又は他の同様な装置によって取得することができる。当業者には分かるように、関連する圧縮機圧力比（すなわち、（１）サージングを引き起こす可能性がある圧縮機圧力比又は（２）最小圧縮機運転限界線３０２を侵す圧縮機マージンを生じる圧縮機圧力比のいずれかを反映した圧縮機圧力比）は、市販のガスタービンエンジンで取得可能な実機試験結果に基づいて予測する、及び／又はタービン特性と所定の流量及び速度とに基づいて計算することができる。
【００５１】
上述のように、その他の制御プロセス、方法及びシステムを使用して、タービン負荷を効率的に制御するように抽気レベルを変化させることができることは、当業者には分かるであろう。上記の説明は本出願の好ましい実施形態のみに関するものであること、また特許請求の範囲及びその均等物によって定まる本出願の技術思想及び技術的範囲から逸脱することなく本明細書において多くの変更及び修正を加えることができることは、当然明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本出願の特定の実施形態で使用することができる例示的なタービンの概略平面図。
【図２】本出願の特定の実施形態で使用することができる例示的な統合型ガス化複合サイクル（「ＩＧＣＣ」）発電システムの概略平面図。
【図３（ａ）】タービンの最大負荷を変化する周囲条件の全域にわたり効率的に（最大圧縮機圧力比又は圧縮機マージンのような運転限界要件を守りながら）維持することができるようにタービン圧縮機からの加圧空気の抽気レベルを変化させた例示的なＩＧＣＣ発電システムによる結果を示した関連するプロット図。
【図３（ｂ）】タービンの最大負荷を変化する周囲条件の全域にわたり効率的に（最大圧縮機圧力比又は圧縮機マージンのような運転限界要件を守りながら）維持することができるようにタービン圧縮機からの加圧空気の抽気レベルを変化させた例示的なＩＧＣＣ発電システムによる結果を示した関連するプロット図。
【図３（ｃ）】タービンの最大負荷を変化する周囲条件の全域にわたり効率的に（最大圧縮機圧力比又は圧縮機マージンのような運転限界要件を守りながら）維持することができるようにタービン圧縮機からの加圧空気の抽気レベルを変化させた例示的なＩＧＣＣ発電システムによる結果を示した関連するプロット図。
【図４（ａ）】タービン１００が変化する周囲条件を通して一定の負荷で運転している時に燃焼器出口ガスの最高許容可能温度を超えないように、如何にして燃焼器１０６内部の温度を変化させることができるかを示したプロット図。
【図４（ｂ）】タービン１００が変化する周囲条件を通して一定の負荷で運転している時に燃焼器出口ガスの最高許容可能温度を超えないように、如何にして燃焼器１０６内部の温度を変化させることができるかを示したプロット図。
【図５（ａ）】タービン１００が変化する周囲条件を通して一定の負荷で運転している時に最大出口マッハ数を超えないように、如何にして入口ガイドベーンの設定を変化させることができるかを示したプロット図。
【図５（ｂ）】タービン１００が変化する周囲条件を通して一定の負荷で運転している時に最大出口マッハ数を超えないように、如何にして入口ガイドベーンの設定を変化させることができるかを示したプロット図。
【図６】タービンの排気温度を設定するのに使用することができる例示的な制御プロセスを示した流れ図。
【図７】タービンの入口ガイドベーンの設定値（すなわち、入口ガイドベーンの開度角）を計算するのに使用することができる例示的な制御プロセスを示した流れ図。
【図８】タービン圧縮機の抽気設定値（すなわち、抽気されて空気分離装置に供給されるタービン圧縮機からの加圧空気の量又はパーセンテージ）を計算するための例示的な制御プロセスを示した流れ図。
【符号の説明】
【００５３】
１００  ガスタービンエンジン
１０４  タービン圧縮機
１０６  燃焼器
１０８  タービン
１１０  シャフト
１１４  排気ディフューザ
２００  ＩＧＣＣ発電システム
２０２  主空気圧縮機
２０４  空気分離装置
２０６  ガス化装置
２０８  窒素ブースト圧縮機
２１６  清浄化装置
【図１】
0005400272.tif 000002
【図２】
0005400272.tif 000003
【図３（ａ）】
0005400272.tif 000004
【図３（ｂ）】
0005400272.tif 000005
【図３（ｃ）】
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【図４（ａ）】
0005400272.tif 000007
【図４（ｂ）】
0005400272.tif 000008
【図５（ａ）】
0005400272.tif 000009
【図５（ｂ）】
0005400272.tif 000010
【図６】
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【図７】
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【図８】
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